汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路的設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)一個(gè)12V汽車蓄電池電壓過(guò)電壓、欠電壓告警電路，當(dāng)蓄電池電壓大于13V和低于10V時(shí)，各由一個(gè)發(fā)光二極管LED發(fā)光告警?？烧{(diào)電壓源要求自己設(shè)計(jì)。其中電源部分由電源變壓器、整流濾波、穩(wěn)壓電路組成，輸出電壓Uo給電壓比較器部分供電，其原理框圖如圖1所示。220V50Hz220V50Hz電源變壓器T整流濾波電路穩(wěn)壓電路Uo圖1集成直流穩(wěn)壓電源的原理框圖二、技術(shù)指標(biāo)1．電壓源輸出電壓+5V~+15V連續(xù)可調(diào)。2．蓄電池電壓>13V一個(gè)二極管亮；蓄電池電壓<10V另外一個(gè)二極管亮。三、設(shè)計(jì)要求1.在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2.根據(jù)技術(shù)指標(biāo)通過(guò)分析計(jì)算確定電路形式和元器件參數(shù)。3.畫出電路原理圖。四、實(shí)驗(yàn)要求1．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路。2．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。五、推薦參考資料[1]高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：電子工業(yè)出版社，2005年[2]趙淑范，王憲偉編著.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：清華大學(xué)出版社，2006年六、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師年月日負(fù)責(zé)教師年月日學(xué)生簽字年月日目錄1.概述 頁(yè)汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路的設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了一種汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警器。其中，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源為電壓比較器供電，通過(guò)電壓比較器對(duì)輸入電壓的判斷比較，決定各集成運(yùn)放輸出端的電壓輸出情況。再通過(guò)發(fā)光二極管LED燈檢測(cè)，如果電壓小于10V，則黃燈亮；如果輸入的電壓大于10V而小于13V，兩燈均不亮；如果電壓大于13V，紅燈亮。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的電路檢驗(yàn)靈敏，價(jià)格較低，具有很強(qiáng)的實(shí)用功能。關(guān)鍵詞：整流濾波；穩(wěn)壓；電壓比較1.概述本課程設(shè)計(jì)題目涉及的內(nèi)容為模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)以及電路基礎(chǔ)的一些知識(shí)。在我們的日常生活中有很多地方都會(huì)用到蓄電池，比如汽車，電動(dòng)自行車，電冰箱等都用得到，蓄電池給人們帶來(lái)了很多方便。但是，由于老化和人為損壞問(wèn)題，一些蓄電池是不穩(wěn)定，要對(duì)其供電情況做出監(jiān)控，因此，設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)壓欠壓告警器非常必要。此系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)為：（1）電壓的輸出范圍在5V~15V可調(diào)；（2）在10V~13V內(nèi)正常工作；大于13或小于10V只有一個(gè)燈亮。2.方案論證2.1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路方案一：穩(wěn)壓電路主要由集成穩(wěn)壓器構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路如圖1所示。圖1集成穩(wěn)壓電路方案二：穩(wěn)壓電路主要由穩(wěn)壓管構(gòu)成穩(wěn)壓電路如圖2所示。圖2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路分析：方案一雖然調(diào)節(jié)方便，輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)，但是它功耗大，效率低，體積大笨重，成本高，不利于小型簡(jiǎn)單成本低的元器件使用。相比之下，方案二簡(jiǎn)單、實(shí)用、成本低，對(duì)于電壓波動(dòng)范圍不大的電路不會(huì)造成穩(wěn)壓管擊穿的問(wèn)題。因此，選擇方案二。2.2電壓比較器電路方案一：電壓比較器電路主要由單限比較器構(gòu)成電壓比較器電路如圖3所示。圖3單限比較器電路電壓傳輸特性如圖4所示。圖4電壓傳輸特性方案二：電壓比較器電路主要由滯回比較器構(gòu)成滯回比較電路如圖5所示。圖5滯回比較器電路電壓傳輸特性如圖6所示。圖6電壓傳輸特性方案三：電壓比較器電路主要由窗口比較器構(gòu)成窗口比較電路如圖7所示。圖7窗口比較器電路電壓傳輸特性如圖8所示。圖8電壓傳輸特性分析：方案一采用單限比較可以輸出正電壓和負(fù)電壓，并且單限比較器的靈敏度比較高，電路構(gòu)成簡(jiǎn)單，但是抗干擾能力比較差無(wú)慣性區(qū)；方案二滯回比較器的靈敏度比較低，但是卻有一定的抗干擾能力因?yàn)樗幸粋€(gè)滯回的過(guò)程，即慣性區(qū)，但在慣性區(qū)內(nèi)的電壓并不是穩(wěn)定的，可以是正值，也可以是負(fù)值，也可以是零，無(wú)法知道其具體狀態(tài)；方案三采用窗口比較器同樣具有穩(wěn)定的高低電平的輸出特性，具備抗干擾的能力，具有一定的慣性區(qū)，反應(yīng)速度也比較快，能夠靈敏的輸出高電平和低電平。綜合來(lái)看，選擇方案三。3.電路工作原理及說(shuō)明3.1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路3.1.1電源變壓器電路電源變壓器電路如圖9所示。圖9電源變壓器電路1、主要指標(biāo)：原副線圈砸數(shù)比為6：1輸入電壓為市壓有效值為220V，頻率為50Hz輸出電壓有效值為：（1）3.1.2整流濾波電路整流濾波電路如圖10所示。圖10整流濾波電路工作原理：當(dāng)時(shí)，有一對(duì)二極管導(dǎo)通，對(duì)電容充電，非常小。當(dāng)時(shí)，所有二極管均截止，電容通過(guò)放電，。濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。輸出電壓波形如圖11所示。圖11理想情況下輸出電壓波形主要指標(biāo)及元器件選擇：電容的選擇：為了獲得較好的濾波效果，在實(shí)際電路中應(yīng)選擇電容的容量滿足T/2的條件，此時(shí)。二極管的選擇：變壓器輸入的電壓峰峰值為：（2）變壓器輸入的電流峰峰值為：（3）考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：（4）3.1.3穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路如圖12所示。圖12穩(wěn)壓電路工作原理：電網(wǎng)電壓（）利用的變化來(lái)補(bǔ)償?shù)淖兓?。主要指?biāo)及元器件選擇：輸出電壓：＝穩(wěn)壓系數(shù)：由于要使輸出電壓從5V到15V變化，因此，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為15V。3.1.4可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路直流可調(diào)穩(wěn)壓電路如圖13所示。圖13直流可調(diào)穩(wěn)壓電路1、工作原理：直流可調(diào)穩(wěn)壓電路由電源變壓器電路、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路組成，通過(guò)電源變壓器變壓使有效值為220V的市電變?yōu)檩^小的電壓值，然后經(jīng)過(guò)整流濾波器使其變?yōu)槊}動(dòng)系數(shù)較小的電壓，再由穩(wěn)壓電路變成值為15V的直流電壓，最后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值使兩端電壓從5V到15V變化。2、主要指標(biāo)及元器件選擇：為阻值從0到2k變化的滑動(dòng)變阻器阻值為1k3.2電壓比較器電路電壓比較器電路如圖14所示。圖14電壓比較器電路1、工作原理：當(dāng)時(shí)，；導(dǎo)通，截止；。當(dāng)時(shí)，；導(dǎo)通，截止；。當(dāng)時(shí)，；、均截止；。2、主要指標(biāo)及元器件選擇：==1k4.電路性能指標(biāo)的測(cè)試測(cè)試過(guò)程：改變滑動(dòng)變阻器的阻值從0到2k變化,使輸出端電壓從5V到15V變化，電路變化情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。 4.1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路測(cè)試過(guò)程：改變滑動(dòng)變阻器的阻值從0到2k變化,使輸出端電壓從5V到15V變化。1、電壓輸出的最小值電路如圖15所示。圖15電壓輸出的最小值電路2、電壓輸出的最大值電路如圖16所示。圖16電壓輸出的最大值電路4.2電壓比較器電路測(cè)試過(guò)程：引入可變直流穩(wěn)壓電壓源，使其電壓從5V到15V變化，電路情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。1、欠壓電路如圖17所示。圖17欠壓電路2、正常工作電路如圖18所示。圖18正常工作電路3、過(guò)壓電路如圖19所示。圖19過(guò)壓電路4.3汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路測(cè)試過(guò)程：改變滑動(dòng)變阻器R2的阻值從0到2k變化,使R3兩端電壓從5V到15V變化，電路變化情況依次為綠燈亮、兩燈都不亮、紅燈亮。汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路如圖20所示。圖20汽車蓄電池過(guò)壓欠壓告警電路上述調(diào)節(jié)過(guò)程記錄在表1、表2中表1測(cè)試結(jié)果匯總表1U0/V5.1186.1047.0128.0029.898紅燈(L1)滅滅滅滅滅綠燈(L2)亮亮亮亮亮表2測(cè)試結(jié)果匯總表2U0/V10.34211.23212.01213.56814.972紅燈(L1)滅滅滅滅滅綠燈(L2)滅滅滅亮亮5.結(jié)論通過(guò)以上的測(cè)試可以看出，結(jié)果與理論值基本相同，能夠達(dá)到當(dāng)蓄電池電壓高于13V和低于10V時(shí)，各由一個(gè)發(fā)光二極管LED發(fā)光告警的目的。6.性價(jià)比本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)壓欠壓告警電路從總體來(lái)看工作穩(wěn)定，基本符合設(shè)計(jì)的要求和技術(shù)指標(biāo)。從選取的電路元件來(lái)看，個(gè)數(shù)比較少，且均為常見(jiàn)的電路元件，價(jià)格都很便宜，電路實(shí)用，易于調(diào)試，可以應(yīng)用到實(shí)際中去。7．課設(shè)體會(huì)及合理化建議通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)有了更深入的理解，并且進(jìn)一步了解到模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)及所有專業(yè)課的重要。這段時(shí)間我查閱了很多關(guān)于汽車蓄電池的資料，感覺(jué)到每一項(xiàng)課題都是博大精深的，同時(shí)也深知自己的能力有限，需要不斷地加強(qiáng)鍛煉。以前，我曾用Mnltisim進(jìn)行過(guò)仿真，但對(duì)其并不是很了解，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)Multisim有了更多的接觸，對(duì)其使用方法掌握的比較好，相信這段經(jīng)歷一定會(huì)令我受益終生。一周的時(shí)間雖然短暫，但在這一周里我所學(xué)到的東西卻是很多的。在仿真中不可避免會(huì)遇到很多問(wèn)題，比如程序不能運(yùn)行，連出的電路不能使燈發(fā)亮，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等等，經(jīng)過(guò)老師、同學(xué)的幫助，仿真電路終于可以正常運(yùn)行了。我覺(jué)得出現(xiàn)錯(cuò)誤并不可拍，重要的是要學(xué)會(huì)改正和排錯(cuò)的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，我鍛煉了自學(xué)的能力并且培養(yǎng)出了堅(jiān)強(qiáng)的信念，而這些恰恰是我日后工作所需要的。最后，非常感謝這次課程設(shè)計(jì)，希望今后能多開(kāi)設(shè)這樣的課程。同時(shí)，也向我的指導(dǎo)教師致以深深的謝意，感謝您的耐心指導(dǎo)和無(wú)微不至的關(guān)懷。附錄Ⅰ元器件清單 序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量V11交流電源220V1T12變壓器6：11D23二極管MDA25011C14電容10μF1R15電阻1.5k1D16穩(wěn)壓管15V1R27電位器0～2k1R38電阻1k1V29直流電源13V1V310直流電源10V1U111集成運(yùn)放3288RT1U212集成運(yùn)放3288RT1VCC13直流電源5V2VDD14直流電源-5V2LED115二極管red1LED216二極管yellow1R417電阻1k1R518電阻1k1附錄Ⅱ整體電路原理圖參考文獻(xiàn)[1]童詩(shī)白，華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).[M]北京：高等教育出版社，2006年[2]戴伏生主編.基礎(chǔ)電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐.[M]北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002年[3]譚博學(xué)主編.集成電路原理與應(yīng)用.[M]北京：電子工業(yè)出版社，2003年[4]高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：電子工業(yè)出版社，2005年[5]趙淑范，王憲偉編著.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：清華大學(xué)出版社，2006年[6]高吉祥主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：電子工業(yè)出版社，2005年